中国科学院西部行动计划项目(KZCX2-XB3-19)
- 作品数：27 被引量：580H指数：15
- 相关作者：赖远明张明义林战举李东庆裴万胜更多>>
- 相关机构：中国科学院中国科学院大学兰州交通大学更多>>
- 发文基金：中国科学院西部行动计划项目国家自然科学基金国家重点基础研究发展计划更多>>
- 相关领域：建筑科学天文地球交通运输工程更多>>
- 青藏铁路冻土路基次生病害形成机理及防控技术研究
- 2019年
- 多年冻土作为冰冻圈的主体部分之一,正在发生着剧烈变化,北半球多年冻土的20%处于热喀斯特过程。青藏高原平均海拔4500m以上,是我国乃至世界高海拔多年冻土的代表,具有高温高含冰量和热稳定性差的特点。气候变暖对多年冻土的直接影响表现为活动层厚度增加、上限附近地下冰融化,引起多年冻土的强烈退化,而人类活动更会加剧这一趋势。
- 牛富俊林战举王进昌罗京刘明浩尹国安
- 关键词：防控技术冻土路基青藏铁路多年冻土次生活动层厚度
- 压力作用下冻结粉质粘土的水分迁移特征被引量：8
- 2015年
- 水分迁移是引起路基下土体冻胀的重要因素,目前国内外仍采用刚性孔隙来模拟水分迁移,这对承受荷载的土体并不适用。根据能量平衡与质量守恒原理,结合有效应力与孔隙率、体积含冰量与温度的关系,建立了压力作用下的考虑孔隙率变化的一维水热模型。基于改进的水分迁移试验装置,利用粉质粘土进行了开放系统下的水分迁移试验。研究结果表明:随着冻结时间的增长,补水量逐渐增大,导致冻胀过程经历缓慢变形、快速上升和下降3个阶段,荷载对最大冻胀速率的影响明显;最大含水率位置随着冻结锋面的下移而下移;随着荷载的逐渐增大,水分迁移量逐渐减小,开始补水的时间也推后。
- 明锋李东庆
- 关键词：土木工程水分迁移上部荷载含水量开放系统
- 硫酸盐渍土未相变含水率与温度关系研究被引量：16
- 2015年
- 以硫酸盐渍土为研究对象,从理论上建立了冻结温度以上未相变含水率与温度的关系,并通过室内试验测试了硫酸盐土体及对应溶液中盐晶体初始析出温度和硫酸盐渍土未相变含水率在不同温度环境下的变化。从土体降温温度曲线、不同温度下核磁共振信号强度分析了温度对未相变含水率的影响。研究结果表明:在特定降温速率下,十水硫酸钠晶体析出存在滞后性,初始析出温度均低于其饱和浓度所对应的温度,并随着初始含盐量的减小,初始析出温度大幅度降低,且与土体比较,溶液中盐晶体易于析出;土体中十水硫酸钠晶体的析出造成含水率的减小明显大于溶液中晶体的析出引起的减小,且随着温度递降,未相变含水率递减;冻结温度以下,高含盐量的硫酸盐渍土未冻含水率与温度呈指数规律减小,-10℃以下,其含水率不再变化。对于低含盐量硫酸盐渍土,冻结温度以下其未冻含水率随温度降低同样按指数规律减小,且随着含盐量的增加,土体的含水率有所增加。
- 万旭升赖远明廖孟柯
- 关键词：硫酸盐渍土
- 青藏铁路沿线多年冻土分布特征及其对环境变化的响应
- 针对青藏高原特殊的自然气候条件,按照地形、地貌把青藏铁路沿线多年冻土分为15个区段,并分别介绍了各个区段多年冻土特征.结果表明:在外界环境变化,包括全球气候变暖及工程活动的双重效应下,青藏铁路沿线多年冻土及其存在状态发生...
- 尹国安牛富俊林战举罗京刘明浩李安原
- 关键词：青藏铁路多年冻土环境变化
- 文献传递
- 冻土水热力耦合研究现状及进展被引量：27
- 2017年
- 开展冻土水热力三场耦合研究对解决寒区工程问题具有重要的理论指导意义。归纳了冻土水热力耦合的理论基础,认为目前的水分迁移驱动力假说仍然不能很好地解释水分迁移现象,分凝冰的形成机制及判据仍需进行深入的研究。分类和评价了常见的正冻土水热力耦合模型,发现流体动力学模型虽然能够很好地描述水热迁移现象,但未考虑非连续冰透镜体;而较复杂的刚冰模型虽然考虑了冻结缘内水热迁移耦合现象,但是参数众多;热力学模型从微观角度描述了冻土水热力并考虑孔隙吸力,但仍存在参数众多的问题。同时,对预融膜理论在冻土水热力耦合问题中的应用进行了分析和展望,认为可以借助预融膜理论对冻土水热力耦合中的能量、水分迁移驱动力以及迁移速率等进行描述。最后,基于冻土水热力三场耦合研究现状及存在的问题,提出了冻土水热力耦合研究的总体构想:研究与实际情况相符同时适用于稳态及非稳态的通用数学表达式,开展冻土物理学各个参数的动态变化研究,纳入非饱和土体在冻融过程中的水热力相互作用研究,实现水热力在真正意义上的耦合,同时,加强预融膜理论在大尺度、陆面过程以及水热边界等方面的应用研究。
- 路建国张明义张熙胤裴万胜
- 关键词：冻土
- 青藏铁路察尔汗盐湖路基盐溶病害研究被引量：11
- 2015年
- 研究目的:青藏铁路是进入藏区的唯一铁路,但在盐湖地区,路基极易受盐溶作用的影响,并出现路基下沉、开裂、塌陷等病害。本文结合区域降水及工程活动特征分析,通过调查及勘察阐明影响路基稳定性主要因素,为区域路基病害防治提供依据。研究结论:(1)在干旱气候条件下直接填筑在盐岩层上的铁路路基是稳定的,但随着高原气候暖湿化过程使湖水水位上升,低矿化度湖水向盐湖路基渗流和漫溢,盐岩填筑的路基受湖水溶蚀导致路基强度降低、沉降量加大;(2)钾肥的过度开采导致的盐岩层晶间卤水水位的急剧下降以及盐析生产中大量低矿化度卤水的排放,造成以氯盐为主的盐岩表层自溶性加快,盐岩晶体结构间及与粉黏粒、砂粒间的胶结被溶蚀加速,导致铁路盐湖路基经常发生溶蚀溶洞及沉降等病害;(3)建议对易发生溶蚀溶洞和下沉地段,如路基两侧有土护道,则需对路基本体及两侧土护道一定宽度范围注黏土浆,并在土护道外侧设阻水板;如路基两侧无土护道,需对路基本体及两侧原地面体注浆后铺设黏土层,再填筑土护道;(4)本研究成果可为类似条件下工程的规划与设计提供参考。
- 高宝林王进昌李勇
- 关键词：青藏铁路路基病害
- 季节冻土区水盐迁移及土体变形特性模型试验研究被引量：21
- 2016年
- 为研究盐渍化冻土水分、盐分迁移规律以及变形特性,探索寒区旱区土壤盐渍化机制,配制了不同含盐量的粉质黏土进行模型试验。试验结果表明,温度、水分、盐分和土体变形之间相互耦合。温度降低有利于盐晶体析出和未冻水结冰;反之,温度升高易于晶体溶解和冰融化。水盐相变过程中伴随能量的释放或吸收,影响土体温度。盐分改变了流体的动力黏度和土体冻结温度,并且盐分结晶使土体产生较大的吸力,加剧了未冻水含量的变化。水分是盐分迁移的介质,盐分以离子形式随未冻水迁移。降温期水分盐分向上迁移,升温期迁移方向相反。迁移速率与吸力有关,冻结缘附近吸力最大,速率最快。盐渍化冻土的变形是盐分和水分共同作用的结果,含盐量较低时冻胀和融沉是土体变形的主要因素;当含盐量较高时盐胀和溶陷占主导作用。
- 吴道勇赖远明马勤国王冲
- 关键词：季节冻土模型试验
- 初始含水率对冻结粉质黏土变形和强度的影响规律研究被引量：20
- 2016年
- 冻土的变形和强度受温度、水分及压力的影响甚为显著。通过对-6℃的冻结粉质黏土在初始含水率为12.5%~20%范围内进行一系列的三轴试验,分析初始含水状态对冻土变形和强度的影响规律。研究发现,当初始含水率较低时,随着围压的增大,冻结粉质黏土相继出现应变软化和应变硬化特征;当初始含水率大于16%时,其应力-应变关系主要呈现出应变软化特征;随着初始含水率的增大,初始切线模量随围压从线性缓慢增大逐渐过渡为抛物线形的分布。同时,根据包络线定理,建立非线性摩尔-库仑强度准则,用以描述初始含水率为12.5%、14%和16%的冻结粉质黏土强度随围压变化的非线性;当初始含水率为18%和20%时,其强度可用线性摩尔-库仑强度准则描述。
- 牛亚强赖远明王旭廖孟柯高娟
- 关键词：强度特性初始含水率
- 饱和正冻土水分迁移及冻胀模型研究被引量：37
- 2015年
- 正冻土在温度梯度大的情况下,冻结锋面快速移动,孔隙水变成冰,造成原位体积膨胀;而通常在天然条件下,温度梯度都不大,水从未冻区向冻结区迁移,在某一个位置引起冰的累积,形成分凝冰。由于此诱发的冻胀要比原位冻胀大很多,因此,建立一个能够模拟土体水分迁移及分凝冰形成过程的冻胀模型尤其重要。基于第2冻胀理论,建立了饱和土体冻胀模型。在模型中,假设冻结缘中单位时间内水分迁移速度为常数,以计算冻结缘内水压力,再根据克拉方程得到冰压力。根据冰压力的大小作为分凝冰形成判据,研究中假设新的分凝冰形成以后,上一层分凝冰停止生长。模型把水分迁移和冻胀速率当作基本的未知量,模拟了与可天然土体冻胀类似的底部无压补水和顶部加压的冻胀情况。通过数值模拟与试验结果进行对比,初步验证模型的可靠性,其研究结果为实际寒区工程的冻胀预测提供参考。
- 曾桂军张明义李振萍裴万胜
- 关键词：水分迁移冰压力
- 青藏工程走廊典型热融灾害现象及其热影响研究被引量：12
- 2014年
- 在全球变暖及人类工程活动的影响下,青藏工程走廊内的热融灾害普遍发育。研究走廊内各类热融灾害的发育现状及其对多年冻土的热影响对今后的工程规划和冻土环境保护具有一定的指导意义。本文通过大量的野外调查工作,总结了走廊内热融灾害的类型及其发育现状,并选取3种典型热融灾害进行现场地温监测,分析其对多年冻土的热影响方式和程度。研究结果表明:3种热融灾害对其发育区域及附近的多年冻土都产生了巨大的热影响,热融滑塌和热融沟主要影响浅层的地温状况,而热融湖塘的影响范围更大,其发育甚至会导致湖塘下部形成多年融区。此外,侧向热流计算结果表明,3种热融灾害全年都在向其周边的多年冻土放热,通过对比发现热融湖塘的侧向热侵蚀能力最强,其次是热融沟,侧向热侵蚀最小的是热融滑塌。
- 罗京牛富俊林战举刘明浩尹国安
- 关键词：多年冻土
